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多功能性聚苯乙烯/石墨复合材料的制备及性能研究

作　者: 卢娜
导　师: 闫业海
学　校: 青岛科技大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚苯乙烯石墨双酚A双 (二苯基磷酸酯) 复合材料阻燃性能
分类号: TQ327
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

石墨是一种重要的天然碳材料,具有优异的物理机械性能、导电导热性和化学稳定性,因而被广泛视为制备高性能和多功能性聚合物复合材料的理想填料。聚苯乙烯(PS)则是一种通用热塑性树脂,具有良好的使用性能和加工性能,已普遍应用于人们生产与生活的各个领域和层面。但是作为一种有机材料,PS易燃,且是电、热绝缘体,这些缺陷限制了其更高层级的应用。为了解决这一问题,研究者往往通过在PS中添加一些功能性填料来满足不同的性能需求,并且取得了不错的效果。鉴于石墨诸多的优异性能,本课题以PS为基体树脂,超细石墨(SG)、可膨胀石墨(eG)和膨胀石墨(EG)为填料,采用熔融共混工艺制备了PS/石墨复合材料,希望能够将石墨与PS各自的优点有机结合起来,制备出多功能性PS/石墨复合材料。为了解决石墨在PS中的分散问题,本研究采用母料法对石墨材料进行了预先分散和包覆,然后再用于复合材料制备。通过对复合材料力学性能、电性能、热性能和阻燃性能的系统研究,发现SG、eG和EG均能明显改善PS的各种性能。从综合性能和性价比来评价,eG和EG更适合用来制备PS/石墨多功能复合材料。为了进一步提高PS/石墨复合材料的阻燃性能,本课题以双酚A双 (二苯基磷酸酯)(BDP)为阻燃剂,与前期优选的eG和EG填料进行复配使用,以期获得更好的复合材料阻燃效果。通过调整BDP与eG或EG的配比,制备出了系列PS/BDP/石墨复合材料。在对复合材料进行了系统性能研究后,发现BDP与eG或/和EG复配使用后,不仅进一步提升了复合材料的热稳定性和阻燃性能,还显著提高了复合材料的电导率。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-10
1. 绪论  10-29
  1.1 引言  10
  1.2 苯乙烯基聚合物  10-16
    1.2.1 分类  11-12
    1.2.2 生产工艺  12-14
    1.2.3 发展现状  14-16
  1.3 苯乙烯基聚合物材料的阻燃  16-18
    1.3.1 应用领域  16
    1.3.2 阻燃机理  16-18
      1.3.2.1 蒸汽相机理  16-17
      1.3.2.2 凝聚相机理  17-18
    1.3.3 阻燃PS  18
  1.4 石墨材料  18-27
    1.4.1 石墨  18-19
    1.4.2 石墨烯  19-20
    1.4.3 膨胀石墨  20-27
      1.4.3.1 结构  20-24
      1.4.3.2 性能  24-25
      1.4.3.3 应用  25-26
      1.4.3.4 阻燃应用  26-27
  1.5 本课题的提出  27-29
    1.5.1 立题依据  27
    1.5.2 研究内容  27-29
      1.5.2.1 聚苯乙烯的合成及优选  27-28
      1.5.2.2 聚苯乙烯/石墨复合材料  28
      1.5.2.3 聚苯乙烯/BDP/石墨复合材料  28-29
2. 聚苯乙烯/石墨复合材料  29-52
  2.1 引言  29
  2.2 实验部分  29-32
    2.2.1 原料  29-30
    2.2.2 聚苯乙烯的合成及优选  30
    2.2.3 EG的制备  30
    2.2.4 聚苯乙烯/石墨复合材料的制备  30-32
      2.2.4.1 母料的制备  30-31
      2.2.4.2 复合材料的制备  31-32
  2.3 仪器与测试  32-33
    2.3.1 测试仪器及方法  32
    2.3.2 测试样品的制备及测试条件  32-33
      2.3.2.1 力学性能测试  32
      2.3.2.2 电性能测试  32
      2.3.2.3 热性能测试  32-33
      2.3.2.4 LOI测试  33
      2.3.2.5 Cone测试  33
  2.4 结果与讨论  33-50
    2.4.1 GPPS的结构表征  33-34
    2.4.2 EG的结构表征  34-36
    2.4.3 共混结果表征  36-40
      2.4.3.1 母料的共混  36-38
      2.4.3.2 复合材料的共混  38-40
    2.4.4 性能测试  40-50
      2.4.4.1 力学性能  40-42
      2.4.4.2 电性能  42-44
      2.4.4.3 热性能  44-45
      2.4.4.4 极限氧指数  45-47
      2.4.4.5 锥形量热仪测试结果  47-50
  2.5 本章小结  50-52
3. 聚苯乙烯/BDP/石墨复合材料  52-64
  3.1 引言  52
  3.2 实验部分  52-53
    3.2.1 原料  52
    3.2.2 聚苯乙烯/BDP/石墨复合材料的制备  52-53
      3.2.2.1 母料的制备  52-53
      3.2.2.2 复合材料的制备  53
  3.3 仪器与测试  53-54
  3.4 结果与讨论  54-62
    3.4.1 力学性能  54-55
    3.4.2 电性能  55-56
    3.4.3 热性能  56-58
    3.4.4 极限氧指数  58-59
    3.4.5 锥形量热结果  59-62
  3.5 本章小结  62-64
结论  64-66
参考文献  66-70
致谢  70-71
硕士研究生期间发表的学术论文目录  71-73

多功能性聚苯乙烯/石墨复合材料的制备及性能研究

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